Dzięki temu, że posiada doskonałe właściwości antykorozyjne. Chromowanie chroni każdy inny stop przed rdzą. Ponadto stale stopowe z chromem zapewniają im taką samą odporność na korozję, jaka jest charakterystyczna dla samego metalu.
Porozmawiajmy więc dzisiaj, jakie są techniczne i charakterystyka utleniania materiał chromowy, podstawowy amfoteryczny, właściwości regenerujące i odbiór metalu również będzie miał wpływ. Dowiemy się też, jaki wpływ na właściwości stali ma chrom.
Chrom jest metalem czwartego okresu szóstej grupy podgrupy drugorzędowej. Liczba atomowa 24, masa atomowa - 51, 996. To solidny metal srebrzysto-niebieskawy kolor. W czysta forma różni się ciągliwością i lepkością, ale najmniejsze zanieczyszczenia azotu lub węgla nadają mu kruchość i twardość.
Chrom jest często określany jako metal żelazny ze względu na kolor jego głównego minerału, rudy chromowo-żelazowej. Ale jego nazwa - od greckiego „kolor”, „farba”, którą otrzymał dzięki swoim związkom: solom i tlenkom metali z różne stopnie oksydacje są pomalowane na wszystkie kolory tęczy.
Charakteryzuje się sześcienną siatką skupioną wokół ciała. Nie ma przejść fazowych. W temperaturze 1830 C możliwe jest przejście do siatki skoncentrowanej na twarzy.
Jednak chrom ma jedną interesującą anomalię. W temperaturze 37°C niektóre właściwości fizyczne metalu zmieniają się dramatycznie: zmienia się opór elektryczny, zmienia się współczynnik rozszerzalności liniowej, moduł sprężystości spada do minimum i wzrasta tarcie wewnętrzne. Wynika to z przejścia punktu Neela: w tej temperaturze substancja zmienia swoje właściwości antyferromagnetyczne na paramagnetyczne, co jest przejściem pierwszego poziomu i oznacza gwałtowny wzrost objętości.
Właściwości chemiczne chromu i jego związków opisano w tym filmie:
Fizyczne właściwości metalu zależą od zanieczyszczeń do tego stopnia, że nawet temperatura topnienia okazała się trudna do ustalenia.
Poniżej zostanie podany ogólny opis właściwości fizycznych i magnetycznych metalicznego chromu.
Ogólne właściwości i właściwości chromu
Chrom jest jednym z najbardziej stabilnych metali ogniotrwałych.
Ze względu na strukturę - siatkę skoncentrowaną na ciele, chrom ma taką charakterystykę jak temperatura okresu kruchości. Właśnie wtedy rozmawiamy w odniesieniu do tego metalu wartość ta okazuje się silnie zależna od stopnia czystości i wynosi od -50 do +350 C. W praktyce wykrystalizowany chrom nie ma żadnej plastyczności, ale po wyżarzaniu zmiękczającym i formowaniu staje się plastyczny.
Wraz z obróbką na zimno wzrasta również wytrzymałość metalu. Dodatki stopowe również znacząco poprawiają tę jakość.
Z reguły metale ogniotrwałe mają wysoki poziom przewodność cieplna i odpowiednio niski współczynnik rozszerzalności cieplnej. Jednak chrom różni się znacznie pod względem właściwości.
W punkcie Neel współczynnik rozszerzalności cieplnej gwałtownie podskakuje, a następnie wyraźnie rośnie wraz ze wzrostem temperatury. W temperaturze 29 C (przed skokiem) wartość współczynnika wynosi 6,2 · 10-6 m/(m·K).
Przewodność cieplna zachowuje tę samą prawidłowość: w punkcie Neela spada, choć nie tak gwałtownie, i maleje wraz ze wzrostem temperatury.
Pomimo nietypowego „zachowania” przewodnictwa cieplnego, chrom jest jednym z najlepszych przewodników prądowych, ustępującym jedynie srebru i złocie w tym parametrze.
Do punktu Neela - 38 C substancja jest antyferromagnesem, to znaczy pod wpływem pola magnetycznego i przy jego braku nie pojawiają się żadne właściwości magnetyczne. Powyżej 38 C chrom staje się paramagnetyczny: wykazuje właściwości magnetyczne pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego.
W naturze chrom występuje tylko w postaci związanej, więc wnikanie czystego chromu do organizmu człowieka jest wykluczone. Wiadomo jednak, że pył metaliczny podrażnia tkanki płuc i nie jest wchłaniany przez skórę. Sam metal nie jest toksyczny, ale tego samego nie można powiedzieć o jego związkach.
Chrom jest obowiązkowym pierwiastkiem stopowym w produkcji stali nierdzewnej i żaroodpornej. Jego odporność na korozję i przenoszenie tej jakości na stopy pozostaje najbardziej pożądaną jakością metalu.
Właściwości chemiczne związków chromu i ich właściwości redoks omówiono w tym filmie:
Chrom jest ważnym składnikiem wielu stali stopowych (w szczególności stali nierdzewnych), a także wielu innych stopów. Stosowany jest jako odporne na ścieranie i piękne powłoki galwaniczne (chromowanie). Chrom wykorzystywany jest do produkcji stopów: chrom-30 i chrom-90, niezbędnych do produkcji dysz palników plazmowych dużej mocy oraz w przemyśle lotniczym.
Chrom jest używany do uzyskania różne odmiany stale specjalne do produkcji luf broni palnej (od karabinów po armaty), płyt pancernych, szaf ognioodpornych itp. Stale zawierające więcej niż 13% chromu prawie nie rdzewieją i są wykorzystywane do produkcji podwodnych części statków, w szczególności, do budowy kadłubów okręty podwodne.
Chrom jest szeroko stosowany w produktach do chromowania. Chromowanie odbywa się elektrolitycznie. Pomimo tego, że grubość nakładanych folii często nie przekracza 0,005 mm, wyroby chromowane stają się odporne na wpływy zewnętrzne(wilgoć, powietrze) i nie rdzewieją.
Związki chromu służą do wyrobu cegieł chromowych – chromomagnezytowych, stosowanych w przestrzeni roboczej pieców hutniczych oraz innych urządzeń i konstrukcji hutniczych.
"Stal nierdzewna" - stal o doskonałej odporności na korozję i utlenianie, zawiera około 17-19% chromu i 8-13% niklu. Ale węgiel jest szkodliwy dla tej stali: węglikotwórcze „skłonności” chromu prowadzą do tego, że duże ilości tego pierwiastka wiążą się w węgliki, które wytrącają się na granicach ziaren stali, a same ziarna okazują się ubogie w chromu i nie potrafią zaciekle bronić się przed atakiem kwasów i tlenu. Dlatego zawartość węgla w ze stali nierdzewnej powinna być minimalna (nie więcej niż 0,1%).
W wysokich temperaturach stal może pokryć się „łuskami” zgorzeliny. W niektórych maszynach części nagrzewają się do setek stopni. Aby stal, z której wykonane są te części, nie „cierpiała” tworzenia się kamienia, wprowadza się do niej 25-30% chromu. Taka stal wytrzymuje temperatury do 1000°C!
Jako elementy grzejne z powodzeniem służą stopy chromu z niklem - nichrom. Dodatek kobaltu i molibdenu do stopów chromowo-niklowych nadaje metalowi zdolność wytrzymywania dużych obciążeń w temperaturze 650-900 °C. Stopy te są wykorzystywane m.in. do produkcji łopatek turbin gazowych. Stop kobaltu, molibdenu i chromu („komochrom”) jest nieszkodliwy dla organizmu ludzkiego i dlatego jest stosowany w chirurgii rekonstrukcyjnej.
Amerykańska firma stworzyła niedawno nowe materiały, których właściwości magnetyczne zmieniają się wraz z temperaturą. Materiały te, oparte na związkach manganu, chromu i Według naukowców antymon znajdzie zastosowanie w różnych automatycznych urządzeniach wrażliwych na zmiany temperatury i będzie w stanie zastąpić droższe termoelementy.
Chromity są również szeroko stosowane w przemyśle materiałów ogniotrwałych. Cegła magnezytowo-chromitowa jest doskonałym materiałem ogniotrwałym do wykładania pieców martenowskich i innych jednostek hutniczych. Materiał ten ma wysoką odporność na ciepło, nie boi się powtarzających się nagłych zmian temperatury.
Chemicy używają chromitów do produkcji dwuchromianów potasu i sodu, a także ałunu chromowego, który służy do garbowania skóry, nadając jej piękny połysk i wytrzymałość. Taka skóra nazywa się „chrome”, a buty z niej nazywane są „chrome”.
Jakby uzasadniając swoją nazwę, chrom bierze czynny udział w produkcji barwników dla przemysłu szklarskiego, ceramicznego i tekstylnego.
Tlenek chromu umożliwił konstruktorom ciągników znaczne skrócenie czasu docierania silnika. Zwykle ta operacja, podczas której wszystkie części trące muszą się „przyzwyczaić” do siebie, trwała dość długo i to oczywiście nie odpowiadało pracownikom fabryk traktorów. Wyjście zostało znalezione, gdy udało się opracować nowy dodatek do paliwa, który zawierał tlenek chromu. Sekret działania dodatku jest prosty: podczas spalania paliwa powstają najmniejsze cząstki ścierne tlenku chromu, które osadzając się na wewnętrznych ściankach cylindrów i innych powierzchniach narażonych na tarcie szybko eliminują szorstkość, polerują i szczelnie przylegają części. Dodatek ten w połączeniu z nowym rodzajem oleju umożliwił 30-krotne skrócenie czasu docierania.
Nakładanie ochronnych powłok chromowych
Od dawna zauważono, że chrom jest nie tylko bardzo twardy (pod tym względem nie ma konkurentów wśród metali), ale także dobrze jest odporny na utlenianie powietrzem i nie wchodzi w interakcje z kwasami. Próbowali elektrolitycznie osadzić cienką warstwę tego metalu na powierzchni wyrobów wykonanych z innych materiałów w celu zabezpieczenia ich przed korozją, zarysowaniami i innymi „uszkodzeniami”. Powłoki chromowe okazały się jednak porowate, łatwo się łuszczyły i nie uzasadniały pokładanych w nich nadziei.
Przez prawie trzy ćwierć wieku naukowcy zmagali się z problemem chromowania i dopiero w latach dwudziestych naszego wieku problem został rozwiązany. Powodem niepowodzeń był fakt, że zastosowany w tym przypadku elektrolit zawierał trójwartościowy chrom, który nie mógł się wytworzyć pożądany zasięg. Ale jego sześciowartościowy „brat” takie zadanie sprostał zadaniu. Od tego czasu jako elektrolit stosuje się kwas chromowy - w nim wartościowość chromu wynosi 6. Grubość powłok ochronnych (np. na niektórych zewnętrznych częściach samochodów, motocykli, rowerów) wynosi do 0,1 mm. Ale czasami chromowanie jest używane do celów dekoracyjnych - do wykańczania zegarków, klamek i innych przedmiotów, które nie są w poważnym niebezpieczeństwie. W takich przypadkach na produkt nakładana jest najcieńsza warstwa chromu (0,0002-0,0005 mm).
Chromowany samochód
Istnieje inny sposób chromowania - dyfuzja, która odbywa się nie w kąpielach galwanicznych, ale w piecach. Początkowo część stalowa została umieszczona w proszku chromowym i podgrzana w atmosferze redukującej do wysokich temperatur. W tym samym czasie na powierzchni części pojawiła się warstwa wzbogacona chromem pod względem twardości i odporność na korozję znacznie lepsza od stali, z której wykonana jest część. Ale (a tu było kilka „ale”) w temperaturze około 1000 ° C, na powierzchni powlekanego metalu powstają spieki chromowego proszku, a ponadto węgliki, które uniemożliwiają dyfuzję chromu do stali. Musiałem poszukać innego nośnika chromu; zamiast proszku zaczęto stosować do tego celu lotne halogenowe sole chromu – chlorek lub jodek, co pozwoliło na obniżenie temperatury procesu.
Chlorek chromu (lub jodek) otrzymuje się bezpośrednio w zakładzie chromowania galwanicznego, przepuszczając pary odpowiedniego kwasu halogenowodorowego przez sproszkowany chrom lub żelazochrom. Powstały gazowy chlorek otacza chromowany produkt, a warstwa powierzchniowa jest nasycona chromem. Taka powłoka jest znacznie mocniej związana z materiałem bazowym niż ocynkowana.
Litewscy chemicy opracowali sposób na stworzenie wielowarstwowej „kolczugi” dla szczególnie krytycznych części. Najcieńsza wierzchnia warstwa tej powłoki (pod mikroskopem jej powierzchnia faktycznie przypomina kolczugę) składa się z chromu: w trakcie eksploatacji jako pierwsza „przejmie ogień”, ale upływa wiele lat, podczas gdy chrom utlenia się. W międzyczasie detal spokojnie wykonuje swoją odpowiedzialną obsługę.
Chrom (Cr) to pierwiastek o liczbie atomowej 24 i masa atomowa 51 996 podgrup bocznych szóstej grupy czwartego okresu układu okresowego pierwiastki chemiczne D. I. Mendelejew. Chrom to niebiesko-biały twardy metal. Posiada wysoką odporność chemiczną. Na temperatura pokojowa Cr jest odporny na wodę i powietrze. Pierwiastek ten jest jednym z najważniejszych metali stosowanych w przemysłowym stopowaniu stali. Związki chromu mają jasny kolor o różnych kolorach, od którego w rzeczywistości otrzymał swoje imię. W końcu w tłumaczeniu z greckiego „chrom” oznacza „farbę”.
Istnieją 24 znane izotopy chromu od 42Cr do 66Cr. Stabilne naturalne izotopy 50Cr (4,31%), 52Cr (87,76%), 53Cr (9,55%) i 54Cr (2,38%). Spośród sześciu sztucznych izotopy radioaktywne najważniejszy to 51Cr z okresem półtrwania 27,8 dnia. Jest używany jako znacznik izotopowy.
W przeciwieństwie do metali starożytności (złoto, srebro, miedź, żelazo, cyna i ołów), chrom ma swojego „odkrywcę”. W 1766 r. w okolicach Jekaterynburga znaleziono minerał, który nazwano „syberyjskim czerwonym ołowiem” – PbCrO4. W 1797 r. L. N. Vauquelin odkrył pierwiastek nr 24 w mineralnym krokoicie - naturalnym chromie ołowiu.Mniej więcej w tym samym czasie (1798), niezależnie od Vauquelina, niemieccy naukowcy M.G. Klaproth i Lovitz odkryli chrom w próbce ciężkiego czarnego minerału ( był to chromit FeCr2O4) znaleziony na Uralu. Później, w 1799, F. Tassert odkrył nowy metal w tym samym minerale znalezionym w południowo-wschodniej Francji. Uważa się, że to Tassert jako pierwszy zdołał uzyskać stosunkowo czysty metaliczny chrom.
Chrom metaliczny wykorzystywany jest do chromowania, a także jako jeden z najważniejszych składników stali stopowych (w szczególności stali nierdzewnych). Ponadto chrom znalazł zastosowanie w wielu innych stopach (stale kwasoodporne i żaroodporne). Wszakże wprowadzenie tego metalu do stali zwiększa jej odporność na korozję zarówno w środowisku wodnym w zwykłych temperaturach, jak iw gazach w temperaturach podwyższonych. Stale chromowe charakteryzują się podwyższoną twardością. Chrom stosuje się w termochromowaniu, procesie, w którym ochronny efekt Cr wynika z tworzenia cienkiej, ale mocnej warstwy tlenku na powierzchni stali, która zapobiega oddziaływaniu metalu z otoczeniem.
Związki chromu również znalazły szerokie zastosowanie, dlatego chromity są z powodzeniem stosowane w przemyśle ogniotrwałym: piece martenowskie i inne urządzenia metalurgiczne są wyłożone cegłami magnezytowo-chromitowymi.
Chrom jest jednym z pierwiastków biogennych, które są stale zawarte w tkankach roślin i zwierząt. Rośliny zawierają chrom w liściach, gdzie występuje jako kompleks o niskiej masie cząsteczkowej, niezwiązany ze strukturami subkomórkowymi. Do tej pory naukowcy nie byli w stanie udowodnić zapotrzebowania na ten pierwiastek dla roślin. Jednak u zwierząt Cr bierze udział w metabolizmie lipidów, białek (część enzymu trypsyny) i węglowodanów (strukturalny składnik czynnika oporności na glukozę). Wiadomo, że w procesach biochemicznych bierze udział tylko trójwartościowy chrom. Podobnie jak większość innych ważnych pierwiastków biogennych, chrom przedostaje się do organizmu zwierzęcia lub człowieka wraz z pożywieniem. Spadek tego pierwiastka śladowego w organizmie prowadzi do spowolnienia wzrostu, ostry wzrost poziom cholesterolu we krwi i zmniejszają wrażliwość tkanek obwodowych na insulinę.
Jednocześnie chrom w czystej postaci jest bardzo toksyczny – pył metali Cr podrażnia tkanki płuc, związki chromu (III) powodują stany zapalne skóry. Związki chromu (VI) prowadzą do różnych chorób człowieka, w tym raka.
Chrom to ważny pierwiastek biogenny, który z pewnością wchodzi w skład tkanek roślin, zwierząt i ludzi. Średnia zawartość tego pierwiastka w roślinach wynosi 0,0005%, a prawie cały gromadzi się w korzeniach (92-95%), reszta zawarta jest w liściach. Rośliny wyższe nie tolerują stężeń tego metalu powyżej 3∙10-4 mol/L. U zwierząt zawartość chromu waha się od dziesięciu tysięcznych do dziesięciu milionowych procenta. Ale w planktonie współczynnik akumulacji chromu jest niesamowity - 10 000–26 000. W ciele dorosłego człowieka zawartość Cr waha się od 6 do 12 mg. Co więcej, fizjologiczne zapotrzebowanie na chrom dla ludzi nie zostało wystarczająco dokładnie ustalone. W dużej mierze zależy to od diety – spożywając pokarmy bogate w cukier, wzrasta zapotrzebowanie organizmu na chrom. Ogólnie przyjmuje się, że człowiek potrzebuje około 20–300 mcg tego pierwiastka dziennie. Podobnie jak inne pierwiastki biogenne, chrom może gromadzić się w tkankach ciała, zwłaszcza we włosach. To w nich zawartość chromu wskazuje na stopień zaopatrzenia organizmu w ten metal. Niestety wraz z wiekiem „rezerwy” chromu w tkankach, z wyjątkiem płuc, wyczerpują się.
Chrom bierze udział w metabolizmie lipidów, białek (jest obecny w trypsynie), węglowodanów (jest składnikiem strukturalnym czynnika oporności na glukozę). Czynnik ten zapewnia interakcję receptorów komórkowych z insuliną, zmniejszając tym samym zapotrzebowanie organizmu na nią. Czynnik tolerancji glukozy (GTF) wzmaga działanie insuliny we wszystkich procesach metabolicznych z jej udziałem. Ponadto chrom bierze udział w regulacji metabolizmu cholesterolu i jest aktywatorem niektórych enzymów.
Głównym źródłem chromu w organizmie zwierząt i ludzi jest żywność. Naukowcy odkryli, że stężenie chromu w pokarmach roślinnych jest znacznie niższe niż w pokarmach zwierzęcych. Najbogatszym źródłem chromu są drożdże piwne, mięso, wątroba, rośliny strączkowe i produkty pełnoziarniste. Spadek zawartości tego metalu w pożywieniu i krwi prowadzi do zmniejszenia tempa wzrostu, wzrostu poziomu cholesterolu we krwi i zmniejszenia wrażliwości tkanek obwodowych na insulinę (stan podobny do cukrzycy). Ponadto wzrasta ryzyko rozwoju miażdżycy i zaburzeń o podwyższonej aktywności nerwowej.
Jednak już przy stężeniach frakcji miligrama na metr sześcienny w atmosferze wszystkie związki chromu działają toksycznie na organizm. Zatrucia chromem i jego związkami są częste w ich produkcji, w inżynierii mechanicznej, metalurgii oraz w przemyśle włókienniczym. Stopień toksyczności chromu zależy od budowy chemicznej jego związków – dwuchromiany są bardziej toksyczne niż chromiany, związki Cr+6 są bardziej toksyczne niż związki Cr+2 i Cr+3. Oznaki zatrucia objawiają się uczuciem suchości i bólu w jamie nosowej, ostrym bólem gardła, trudnościami w oddychaniu, kaszlem i podobnymi objawami. Przy niewielkim nadmiarze oparów lub pyłów chromu oznaki zatrucia znikają wkrótce po zaprzestaniu pracy w warsztacie. Przy długotrwałym stałym kontakcie ze związkami chromu pojawiają się oznaki przewlekłego zatrucia - osłabienie, ciągłe bóle głowy, utrata masy ciała, niestrawność. Zaczynają się zaburzenia w pracy przewodu pokarmowego, trzustki, wątroby. Rozwija się zapalenie oskrzeli, astma oskrzelowa, pneumoskleroza. Pojawiają się choroby skóry - zapalenie skóry, egzema. Ponadto związki chromu są niebezpiecznymi substancjami rakotwórczymi, które mogą gromadzić się w tkankach organizmu, powodując raka.
Zapobieganie zatruciom to okresowe badania lekarskie personelu pracującego z chromem i jego związkami; instalacja wentylacji, środków odpylania i odpylania; stosowanie przez pracowników środków ochrony osobistej (maski oddechowe, rękawice).
Korzeń „chrom” w swoim pojęciu „kolor”, „farba” jest częścią wielu słów używanych w wielu różnych dziedzinach: nauce, technologii, a nawet muzyce. Tak wiele nazw filmów fotograficznych zawiera ten rdzeń: „ortochrom”, „panchrome”, „izopanchrom” i inne. Słowo „chromosom” składa się z dwóch greckich słów: „chromo” i „soma”. Dosłownie można to przetłumaczyć jako „pomalowane ciało” lub „pomalowane ciało”. Element strukturalny chromosomu, który powstaje w interfazie jądra komórkowego w wyniku podwojenia chromosomu, nazywa się „chromatydą”. „Chromatin” - substancja chromosomów, znajdująca się w jądrach komórek roślinnych i zwierzęcych, intensywnie zabarwiona barwnikami jądrowymi. „Chromatofory” to komórki pigmentowe zwierząt i ludzi. W muzyce używa się pojęcia „skali chromatycznej”. „Khromka” to jeden z rodzajów rosyjskiego akordeonu. W optyce istnieją pojęcia „aberracji chromatycznej” i „polaryzacji chromatycznej”. „Chromatografia” - metoda fizyko-chemiczna rozdzielanie i analiza mieszanin. „Chromoskop” – urządzenie do uzyskania kolorowego obrazu poprzez optyczne łączenie dwóch lub trzech odseparowanych kolorystycznie obrazów fotograficznych oświetlonych przez specjalnie dobrane różnokolorowe filtry światła.
Najbardziej trujący jest tlenek chromu (VI) CrO3, należy do I klasy zagrożenia. Dawka śmiertelna dla człowieka (doustnie) wynosi 0,6 g. Alkohol etylowy zapala się w kontakcie ze świeżo przygotowanym CrO3!
Najpopularniejszy gatunek stali nierdzewnej zawiera 18% Cr, 8% Ni, około 0,1% C. Znakomicie jest odporny na korozję i utlenianie oraz zachowuje swoją wytrzymałość w wysokich temperaturach. To właśnie z tej stali blachy użyte do budowy grupy rzeźbiarskiej V.I. Mukhina "Pracownik i dziewczyna z kolektywnego gospodarstwa".
Żelazochrom, wykorzystywany w przemyśle metalurgicznym do produkcji stali chromowych, pod koniec lat 90. był bardzo złej jakości. Wynika to z niskiej zawartości w nim chromu - tylko 7-8%. Nazwano ją wówczas „surówką tasmańską” ze względu na fakt, że pierwotna ruda żelazowo-chromowa została sprowadzona z Tasmanii.
Wspomniano wcześniej, że ałun chromowy jest używany do garbowania skór. Dzięki temu pojawiła się koncepcja „chromowanych” botków. Skóra garbowana związkami chromu nabiera połysku, połysku i wytrzymałości.
Wiele laboratoriów stosuje „mieszaninę chromu” - mieszaninę nasyconego roztworu dwuchromianu potasu ze stężonym kwasem siarkowym. Stosowany jest do odtłuszczania powierzchni szklanych i stalowych naczyń laboratoryjnych. Utlenia tłuszcz i usuwa jego pozostałości. Po prostu ostrożnie obchodź się z tą mieszanką, ponieważ jest to mieszanka mocnego kwasu i silnego środka utleniającego!
Obecnie drewno jest nadal używane jako materiał budowlany, ponieważ jest niedrogie i łatwe w obróbce. Ale ona ma dużo negatywne właściwości- podatność na pożary, choroby grzybowe, które ją niszczą. Aby uniknąć tych wszystkich problemów, drzewo jest impregnowane specjalnymi związkami zawierającymi chromiany i dichromiany oraz chlorek cynku, siarczan miedzi, arsenian sodu i kilka innych substancji. Dzięki takim kompozycjom drewno zwiększa swoją odporność na grzyby i bakterie, a także na otwarty ogień.
Chrome zajmował szczególną niszę w branży poligraficznej. W 1839 r. stwierdzono, że papier impregnowany dwuchromianem sodu po naświetleniu jasnym światłem nagle brązowieje. Potem okazało się, że powłoki dwuchromianowe na papierze po ekspozycji nie rozpuszczają się w wodzie, ale po zmoczeniu nabierają niebieskawego odcienia. Ta właściwość była używana przez drukarki. Pożądany wzór sfotografowano na płytce z powłoką koloidalną zawierającą dwuchromian. Oświetlone obszary nie rozpuściły się podczas prania, ale te nienaświetlone rozpuściły się, a na kliszy pozostał wzór, z którego można było drukować.
Historia odkrycia pierwiastka nr 24 rozpoczęła się w 1761 roku, kiedy w kopalni Bieriezowski (wschodnie podnóże Uralu) w pobliżu Jekaterynburga znaleziono niezwykły czerwony minerał, który po wtarciu w pył nadawał żółty kolor. Znalezisko należało do profesora Uniwersytetu w Petersburgu Johanna Gottloba Lehmanna. Pięć lat później naukowiec dostarczył próbki do Petersburga, gdzie przeprowadził na nich serię eksperymentów. W szczególności potraktował niezwykłe kryształy kwasem solnym, uzyskując biały osad, w którym znaleziono ołów. Na podstawie uzyskanych wyników Leman nazwał minerał syberyjski czerwony ołów. Oto historia odkrycia krokoitu (z greckiego „krokos” – szafran) – naturalnego chromianu ołowiu PbCrO4.
Zainteresowany tym znaleziskiem Peter Simon Pallas, niemiecki przyrodnik i podróżnik, zorganizował i poprowadził ekspedycję Petersburskiej Akademii Nauk do serca Rosji. W 1770 wyprawa dotarła na Ural i odwiedziła kopalnię Bieriezowski, gdzie pobrano próbki badanego minerału. Tak opisuje to sam podróżnik: „Tego niesamowitego czerwonego minerału ołowiu nie ma w żadnym innym złożu. Po zmieleniu na proszek zmienia kolor na żółty i może być stosowany w sztuce miniaturowej. Niemieckie przedsiębiorstwo przezwyciężyło wszystkie trudności wydobycia i dostarczenia krokodytu do Europy. Mimo, że operacje te trwały co najmniej dwa lata, wkrótce podróżowały powozy szlachty Paryża i Londynu pomalowane drobno pokruszonym krokoitem. Wzbogacone zostały zbiory muzeów mineralogicznych wielu uniwersytetów Starego Świata najlepsze przykłady ten minerał z rosyjskich jelit. Jednak europejscy naukowcy nie byli w stanie odkryć składu tajemniczego minerału.
Trwało to trzydzieści lat, aż w 1796 r. próbka syberyjskiego czerwonego ołowiu wpadła w ręce Nicolasa Louisa Vauquelina, profesora chemii w paryskiej szkole mineralogicznej. Po przeanalizowaniu krokodyta naukowiec nie znalazł w nim nic poza tlenkami żelaza, ołowiu i aluminium. Następnie Vauquelin potraktował krokoit roztworem potażu (K2CO3) i po wytrąceniu białego osadu węglanu ołowiu wyizolował żółty roztwór nieznanej soli. Po przeprowadzeniu szeregu eksperymentów dotyczących obróbki minerału solami różnych metali, profesor za pomocą kwasu solnego wyizolował roztwór „kwasu ołowiu czerwonego” – tlenku chromu i wody (kwas chromowy występuje tylko w roztworach rozcieńczonych). Po odparowaniu tego roztworu uzyskał rubinowoczerwone kryształy (bezwodnik chromowy). Dalsze nagrzewanie kryształów w tyglu grafitowym w obecności węgla dało dużo przerośniętych szarych igiełkowatych kryształów - nowego, nieznanego dotąd metalu. Kolejna seria eksperymentów wykazała wysoką ogniotrwałość otrzymanego pierwiastka i jego odporność na kwasy. Paryska Akademia Nauk natychmiast była świadkiem odkrycia, naukowiec, pod naciskiem swoich przyjaciół, nadał nazwę nowemu pierwiastkowi - chrom (z greckiego „kolor”, „kolor”) ze względu na różnorodność odcieni związków tworzy. W swoich późniejszych pracach Vauquelin z przekonaniem stwierdził, że szmaragdowy kolor niektórych kamienie szlachetne, a także naturalne krzemiany berylu i glinu tłumaczy się domieszką w nich związków chromu. Przykładem jest szmaragd, czyli beryl w kolorze zielonym, w którym aluminium jest częściowo zastąpione chromem.
Oczywiste jest, że Vauquelin otrzymał nie czysty metal, najprawdopodobniej jego węgliki, co potwierdza iglasty kształt jasnoszarych kryształów. Czysty metaliczny chrom został później uzyskany przez F. Tasserta, prawdopodobnie w 1800 roku.
Ponadto, niezależnie od Vauquelin, chrom został odkryty przez Klaprotha i Lovitza w 1798 roku.
W trzewiach ziemi chrom jest dość powszechnym pierwiastkiem, mimo że nie występuje w postaci wolnej. Jego Clarke (średnia zawartość w skorupa Ziemska) wynosi 8,3,10-3% lub 83 g/t. Jednak jego dystrybucja między rasami jest nierównomierna. Pierwiastek ten jest przede wszystkim charakterystyczny dla płaszcza Ziemi, faktem jest, że skały ultramaficzne (perydotyty), które podobno mają skład zbliżony do płaszcza naszej planety, są najbogatsze w chrom: 2 10-1% lub 2 kg/t. W takich skałach Cr tworzy masywne i rozproszone rudy, które wiążą się z powstawaniem największych złóż tego pierwiastka. Zawartość chromu jest również wysoka w skałach podstawowych (bazaltach itp.) 2 10-2% lub 200 g/t. W skałach kwaśnych jest znacznie mniej Cr: 2,5 10-3%, osadowe (piaskowce) - 3,5 10-3%, łupki również zawierają chrom - 9 10-3%.
Można stwierdzić, że chrom jest typowym pierwiastkiem litofilowym i prawie w całości zawarty jest w minerałach głęboko występujących w jelicie Ziemi.
Wyróżnia się trzy główne minerały chromu: magnochromit (Mn, Fe)Cr2O4, chrompikotyt (Mg, Fe)(Cr, Al)2O4 i glinochromit (Fe, Mg)(Cr, Al)2O4. Minerały te mają jedną nazwę - spinel chromowy i wzór ogólny (Mg, Fe)O (Cr, Al, Fe) 2O3. Są nie do odróżnienia z wyglądu i są nieprecyzyjnie określane jako „chromity”. Ich skład jest zmienny. Zawartość najważniejszych składników waha się (% wag.): Cr2O3 od 10,5 do 62,0; AI2O3 od 4 do 34,0; Fe2O3 od 1,0 do 18,0; FeO od 7,0 do 24,0; MgO od 10,5 do 33,0; Si02 od 0,4 do 27,0; Zanieczyszczenia TiO2 do 2; V2O5 do 0,2; ZnO do 5; MnO do 1. Niektóre rudy chromu zawierają 0,1-0,2 g/t pierwiastków z grupy platynowców i do 0,2 g/t złota.
Oprócz różnych chromitów, chrom wchodzi w skład szeregu innych minerałów - chromu wezuwianu, chlorynu chromu, turmalinu chromowego, miki chromowej (fuksytu), granatu chromowego (uvarovit) itp., które często towarzyszą rudom, ale same nie mają wartość przemysłowa. Chrom jest stosunkowo słabym migrantem wodnym. W warunkach egzogennych chrom, podobnie jak żelazo, migruje w postaci zawiesin i może osadzać się w glinach. Chromiany są najbardziej mobilną formą.
Być może znaczenie praktyczne ma tylko chromit FeCr2O4, który należy do spineli - minerałów izomorficznych układu sześciennego o ogólna formuła MO Me2O3, gdzie M jest jonem metalu dwuwartościowego, a Me jest jonem metalu trójwartościowego. Oprócz spineli chrom znajduje się w wielu znacznie mniej powszechnych minerałach, np. melanochroicie 3PbO 2Cr2O3, wokelenicie 2(Pb,Cu)CrO4(Pb,Cu)3(PO4)2, tarapakaicie K2CrO4, ditzeicie CaIO3 CaCrO4 i innych.
Chromity występują zwykle w postaci ziarnistych mas koloru czarnego, rzadziej - w postaci kryształów oktaedrycznych, mają metaliczny połysk, występują w postaci ciągłych szyków.
Pod koniec XX wieku zasoby chromu (zidentyfikowane) w prawie pięćdziesięciu krajach świata ze złożami tego metalu wynosiły 1674 mln ton. ). Drugie miejsce pod względem zasobów chromu zajmuje Kazachstan, gdzie w rejonie Aktobe (masyw Kempirsai) bardzo wydobywana jest ruda Wysoka jakość. Inne kraje również posiadają zapasy tego pierwiastka. Turcja (w Guleman), Filipiny na wyspie Luzon, Finlandia (Kemi), Indie (Sukinda) itd.
Nasz kraj ma własne złoża chromu w fazie rozwoju - na Uralu (Donskoye, Saranovskoye, Khalilovskoye, Alapaevskoye i wiele innych). I w początek XIX Od wieków to właśnie złoża Uralu były głównym źródłem rud chromu. Dopiero w 1827 r. Amerykanin Isaac Tison odkrył duże złoże rudy chromu na pograniczu Marylandu i Pensylwanii, przejmując na wiele lat monopol górniczy. W 1848 roku w Turcji, niedaleko Bursy, odkryto złoża wysokiej jakości chromitu, a wkrótce (po wyczerpaniu złoża w Pensylwanii) to właśnie ten kraj przejął rolę monopolisty. Trwało to do 1906 roku, kiedy w Afryce Południowej i Indiach odkryto bogate złoża chromitu.
Całkowite zużycie czystego metalicznego chromu wynosi dziś około 15 milionów ton. Produkcja chromu elektrolitycznego – najczystszego – stanowi 5 mln ton, co stanowi jedną trzecią całkowitego zużycia.
Chrom jest szeroko stosowany do stali stopowych i stopów, nadając im odporność na korozję i odporność na ciepło. Ponad 40% powstałego czystego metalu jest wydawane na produkcję takich „nadstopów”. Najbardziej znanymi stopami oporowymi są nichrom o zawartości Cr 15-20%, stopy żaroodporne - 13-60% Cr, nierdzewne - 18% Cr oraz stale łożyskowe 1% Cr. Dodatek chromu do stali konwencjonalnych poprawia ich właściwości fizyczne i sprawia, że metal jest bardziej podatny na obróbkę cieplną.
Do chromowania stosuje się chrom metaliczny - nakładanie cienkiej warstwy chromu na powierzchnię stopów stali w celu zwiększenia odporności korozyjnej tych stopów. Chromowana powłoka doskonale jest odporna na działanie wilgotnego powietrza atmosferycznego, słonego powietrza morskiego, wody, kwasu azotowego i większości kwasów organicznych. Takie powłoki mają dwa cele: ochronne i dekoracyjne. Grubość powłoki ochronne wynosi około 0,1 mm, są nakładane bezpośrednio na produkt i nadają mu zwiększoną odporność na ścieranie. Powłoki dekoracyjne mają walor estetyczny, są nakładane na warstwę innego metalu (miedzi lub niklu), który faktycznie pełni funkcję ochronną. Grubość takiej powłoki to zaledwie 0,0002–0,0005 mm.
Związki chromu są również aktywnie wykorzystywane w różnych dziedzinach.
Główna ruda chromu – chromit FeCr2O4 wykorzystywana jest do produkcji materiałów ogniotrwałych. Cegły magnezytowo-chromitowe są chemicznie pasywne i żaroodporne, wytrzymują gwałtowne wielokrotne zmiany temperatury, dlatego znajdują zastosowanie w budowie łuków pieców martenowskich oraz przestrzeni roboczej innych urządzeń i konstrukcji hutniczych.
Twardość kryształów tlenku chromu(III) – Cr2O3 jest współmierna do twardości korundu, co zapewniło jego zastosowanie w kompozycjach past szlifierskich i docierających stosowanych w przemyśle maszynowym, jubilerskim, optycznym i zegarmistrzowskim. Jest również stosowany jako katalizator do uwodornienia i odwodornienia niektórych związki organiczne. Cr2O3 jest używany w malowaniu jako zielony pigment oraz do barwienia szkła.
Chromian potasu - K2CrO4 znajduje zastosowanie w garbowaniu skór, jako zaprawa w przemyśle włókienniczym, przy produkcji barwników oraz przy wybielaniu woskiem.
Dwuchromian potasu (chromowy) - K2Cr2O7 jest również stosowany w garbowaniu skór, zaprawa przy barwieniu tkanin, jest inhibitorem korozji metali i stopów. Wykorzystywana jest do produkcji zapałek oraz do celów laboratoryjnych.
Chlorek chromu (II) CrCl2 jest bardzo silnym reduktorem, łatwo utleniającym się nawet tlenem atmosferycznym, który jest używany w analizie gazów do ilościowej absorpcji O2. Ponadto w ograniczonym stopniu jest wykorzystywany do produkcji chromu metodą elektrolizy stopionych soli oraz chromatometrii.
Ałun potasowo-chromowy K2SO4.Cr2(SO4)3 24H2O stosowany jest głównie w przemyśle włókienniczym - w garbowaniu skór.
Bezwodny chlorek chromu CrCl3 służy do nakładania powłok chromowych na powierzchnię stali metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej, jest część integralna niektóre katalizatory. Nawadnia CrCl3 - zaprawa podczas barwienia tkanin.
Różne barwniki są wykonane z chromianu ołowiu PbCrO4.
Roztwór dwuchromianu sodu służy do czyszczenia i wytrawiania powierzchni drutu stalowego przed cynkowaniem, a także do rozjaśniania mosiądzu. Kwas chromowy otrzymuje się z dwuchromianu sodu, który jest używany jako elektrolit do chromowania części metalowych.
W naturze chrom występuje głównie w postaci rudy chromowo-żelazowej FeO ∙ Cr2O3, podczas redukcji węglem otrzymuje się stop chromu z żelazem – żelazochrom, który jest bezpośrednio wykorzystywany w przemyśle metalurgicznym do produkcji stali chromowych. Zawartość chromu w tej kompozycji sięga 80% (wagowo).
Redukcja tlenku chromu(III) węglem ma na celu wytworzenie chromu wysokowęglowego, niezbędnego do produkcji stopów specjalnych. Proces odbywa się w elektrycznym piecu łukowym.
Aby otrzymać czysty chrom, najpierw otrzymuje się tlenek chromu (III), a następnie redukuje się go metodą aluminotermiczną. Jednocześnie mieszaninę sproszkowanego lub w postaci wiórów aluminiowych (Al) i wsadu tlenku chromu (Cr2O3) ogrzewa się do temperatury 500-600 °C. Następnie inicjuje się redukcję mieszaniną nadtlenek baru proszkiem aluminiowym lub przez zapalenie części ładunku, a następnie dodanie pozostałej części . W tym procesie ważne jest, aby uzyskana energia cieplna była wystarczająca do stopienia chromu i oddzielenia go od żużla.
Cr2O3 + 2Al = 2Cr + 2Al2O3
Otrzymany w ten sposób chrom zawiera pewną ilość zanieczyszczeń: żelazo 0,25-0,40%, siarkę 0,02%, węgiel 0,015-0,02%. Zawartość czystej substancji wynosi 99,1–99,4%. Taki chrom jest kruchy i łatwo mielony na proszek.
Realność tej metody udowodnił i zademonstrował już w 1859 roku Friedrich Wöhler. Na skalę przemysłową aluminotermiczna redukcja chromu stała się możliwa dopiero po tym, jak stała się dostępna metoda uzyskanie taniego aluminium. Goldschmidt jako pierwszy się rozwinął bezpieczna droga regulacja silnie egzotermicznego (a więc wybuchowego) procesu odzyskiwania.
Jeśli w przemyśle konieczne jest uzyskanie chromu o wysokiej czystości, stosuje się metody elektrolityczne. Elektroliza poddawana jest mieszaninie bezwodnika chromowego, ałunu amonowo-chromowego lub siarczanu chromu z rozcieńczonym kwasem siarkowym. Chrom osadzający się podczas elektrolizy na katodach aluminiowych lub nierdzewnych zawiera jako zanieczyszczenia rozpuszczone gazy. Czystość 99,90–99,995% można osiągnąć stosując oczyszczanie w wysokiej temperaturze (1500–1700°C) w strumieniu wodoru i odgazowaniu próżniowym. Zaawansowane techniki elektrolitycznej rafinacji chromu usuwają siarkę, azot, tlen i wodór z „surowego” produktu.
Ponadto możliwe jest otrzymanie metalicznego Cr poprzez elektrolizę stopów CrCl3 lub CrF3 zmieszanych z fluorkami potasu, wapnia i sodu w temperaturze 900°C w argonie.
Możliwość elektrolitycznego otrzymywania czystego chromu udowodnił Bunsen w 1854 roku, poddając elektrolizie wodny roztwór chlorku chromu.
Przemysł stosuje również metodę krzemotermiczną do otrzymywania czystego chromu. W tym przypadku tlenek chromu jest redukowany przez krzem:
2Cr2O3 + 3Si + 3CaO = 4Cr + 3CaSiO3
Chrom jest wytapiany krzemotermicznie w piecach łukowych. Dodatek wapna palonego umożliwia przekształcenie ogniotrwałego dwutlenku krzemu w niskotopliwy żużel krzemianowo-wapniowy. Czystość chromu krzemotermicznego jest w przybliżeniu taka sama jak chromu aluminotermicznego, jednak oczywiście zawartość krzemu w nim jest nieco wyższa, a aluminium nieco niższa.
Cr można również otrzymać przez redukcję Cr2O3 wodorem w 1500°C, redukcję bezwodnego CrCl3 wodorem, metalami alkalicznymi lub ziem alkalicznych, magnezem i cynkiem.
Aby uzyskać chrom, próbowano użyć innych środków redukujących - węgla, wodoru, magnezu. Jednak metody te nie są powszechnie stosowane.
W procesie Van Arkela-Kuchmana-De Boera rozkład jodku chromu (III) stosuje się na drucie ogrzanym do 1100 ° C z osadzaniem na nim czystego metalu.
Chrom to twardy, bardzo ciężki, ogniotrwały, ciągliwy stalowoszary metal. Czysty chrom jest dość plastyczny, krystalizuje w siatce skupionej wokół ciała, a = 2,885Å (w temperaturze 20°C). W temperaturze około 1830 ° C prawdopodobieństwo przekształcenia w modyfikację z siatką skoncentrowaną na twarzy jest wysokie, a = 3,69 Å. Promień atomowy 1,27 Å; promienie jonowe Cr2+ 0,83 Å, Cr3+ 0,64 Å, Cr6+ 0,52 Å.
Temperatura topnienia chromu jest bezpośrednio związana z jego czystością. Dlatego definicja tego wskaźnika dla czystego chromu jest bardzo trudne zadanie- przecież nawet niewielka zawartość zanieczyszczeń azotowych czy tlenowych może znacząco zmienić wartość temperatury topnienia. Wielu badaczy zajmowało się tym zagadnieniem od ponad dekady i uzyskało wyniki dalekie od siebie: od 1513 do 1920 ° C. Wcześniej sądzono, że metal ten topi się w temperaturze 1890 ° C, ale współczesne badania wskazują na temperatura 1907 ° C, chrom wrze w temperaturach powyżej 2500 ° C - dane również się zmieniają: od 2199 ° C do 2671 ° C. Gęstość chromu jest mniejsza niż żelaza; wynosi 7,19 g/cm3 (w 200°C).
Chrom charakteryzuje się wszystkimi głównymi cechami metali - dobrze przewodzi ciepło, jego odporność na prąd elektryczny jest bardzo mała, podobnie jak większość metali chrom ma charakterystyczny połysk. Ponadto ten element ma jeden bardzo ciekawa funkcja: faktem jest, że w temperaturze 37 ° C nie można wytłumaczyć jego zachowania - następuje gwałtowna zmiana wielu właściwości fizycznych, zmiana ta ma charakter nagły. Chrom, podobnie jak chory w temperaturze 37 ° C, zaczyna działać: tarcie wewnętrzne chromu osiąga maksimum, moduł sprężystości spada do minimum. Wartość skoków przewodności elektrycznej, siła termoelektromotoryczna i współczynnik rozszerzalności liniowej ulegają ciągłym zmianom. Naukowcom nie udało się jeszcze wyjaśnić tego zjawiska.
Ciepło właściwe chromu wynosi 0,461 kJ / (kg.K) lub 0,11 cal / (g ° C) (w temperaturze 25 ° C); współczynnik przewodzenia ciepła 67 W/(m·K) lub 0,16 cal/(cm s °C) (w temperaturze 20 °C). Współczynnik termiczny rozszerzalności liniowej 8,24 10-6 (przy 20 °C). Chrom w temperaturze 20°C ma specyficzną oporność elektryczną 0,414 μm m, a jego współczynnik cieplny oporności elektrycznej w zakresie 20-600°C wynosi 3,01·10-3.
Wiadomo, że chrom jest bardzo wrażliwy na zanieczyszczenia – najmniejsze frakcje innych pierwiastków (tlen, azot, węgiel) mogą powodować, że chrom jest bardzo kruchy. Bez tych zanieczyszczeń niezwykle trudno jest uzyskać chrom. Z tego powodu metal ten nie jest wykorzystywany do celów konstrukcyjnych. Ale w metalurgii jest aktywnie wykorzystywany jako materiał stopowy, ponieważ jego dodatek do stopu sprawia, że stal jest twarda i odporna na zużycie, ponieważ chrom jest najtwardszym ze wszystkich metali - tnie szkło jak diament! Twardość chromu o wysokiej czystości według Brinella wynosi 7-9 MN/m2 (70-90 kgf/cm2). Chrom jest stopiony ze stalami sprężynowymi, sprężynowymi, narzędziowymi, matrycowymi i kulkowymi. W nich (oprócz stali łożyskowych) chrom występuje razem z manganem, molibdenem, niklem, wanadem. Dodatek chromu do zwykłych stali (do 5% Cr) poprawia ich właściwości fizyczne i sprawia, że metal jest bardziej podatny na obróbkę cieplną.
Chrom jest antyferromagnetyczny, właściwa podatność magnetyczna wynosi 3,6·10-6. Specyficzna rezystancja elektryczna 12.710-8 Ohm. Współczynnik temperaturowy rozszerzalności liniowej chromu 6.210-6. Ciepło parowania tego metalu wynosi 344,4 kJ/mol.
Chrom jest odporny na korozję w powietrzu i wodzie.
Chemicznie chrom jest raczej obojętny, co wynika z obecności na jego powierzchni silnej cienkiej warstwy tlenku. Cr nie utlenia się w powietrzu, nawet w obecności wilgoci. Po podgrzaniu utlenianie zachodzi wyłącznie na powierzchni metalu. W temperaturze 1200°C film rozkłada się, a utlenianie przebiega znacznie szybciej. W temperaturze 2000°C chrom spala się, tworząc zielony tlenek chromu (III) Cr2O3, który ma właściwości amfoteryczne. Łącząc Cr2O3 z alkaliami otrzymuje się chromity:
Cr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + H2O
Niekalcynowany tlenek chromu (III) jest łatwo rozpuszczalny w roztworach alkalicznych i kwasach:
Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O
W związkach chrom wykazuje głównie stopnie utlenienia Cr+2, Cr+3, Cr+6. Najbardziej stabilne są Cr+3 i Cr+6. Istnieją również związki, w których chrom ma stopnie utlenienia Cr+1, Cr+4, Cr+5. Związki chromu są bardzo zróżnicowane kolorystycznie: biały, niebieski, zielony, czerwony, fioletowy, czarny i wiele innych.
Chrom łatwo reaguje z rozcieńczonymi roztworami kwasu solnego i siarkowego, tworząc chlorek i siarczan chromu i uwalniając wodór:
Cr + 2HCl = CrCl2 + H2
Aqua regia i kwas azotowy pasywują chrom. Co więcej, chrom pasywowany kwasem azotowym nie rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach siarkowym i chlorowodorowym, nawet przy dłuższym gotowaniu w ich roztworach, ale w pewnym momencie następuje rozpuszczanie, któremu towarzyszy szybkie pienienie się z uwolnionego wodoru. Proces ten tłumaczy się tym, że chrom przechodzi ze stanu pasywnego do aktywnego, w którym metal nie jest chroniony folią ochronną. Ponadto, jeśli kwas azotowy zostanie ponownie dodany w procesie rozpuszczania, reakcja zatrzyma się, ponieważ chrom jest ponownie pasywowany.
W normalnych warunkach chrom reaguje z fluorem, tworząc CrF3. W temperaturach powyżej 600 ° C dochodzi do interakcji z parą wodną, wynikiem tej interakcji jest tlenek chromu (III) Cr2O3:
4Cr + 3O2 = 2Cr2O3
Cr2O3 to zielone mikrokryształy o gęstości 5220 kg/m3 i wysokiej temperaturze topnienia (2437°C). Tlenek chromu(III) wykazuje właściwości amfoteryczne, ale jest bardzo obojętny, trudno go rozpuścić w wodnych kwasach i alkaliach. Tlenek chromu(III) jest dość toksyczny. Kontakt ze skórą może powodować egzemę i inne choroby skóry. Dlatego podczas pracy z tlenkiem chromu (III) konieczne jest stosowanie środków ochrony osobistej.
Oprócz tlenku znane są inne związki z tlenem: CrO, CrO3, otrzymywane pośrednio. Największym zagrożeniem jest wdychany aerozol tlenkowy, który powoduje ciężkie choroby górnych dróg oddechowych i płuc.
Chrom tworzy dużą liczbę soli ze składnikami zawierającymi tlen.
DEFINICJA
Chrom- jasnoszary lity metal (ryc. 1) o sześciennej strukturze skoncentrowanej na ciele.
Paramagnetyczny, dobry przewodnik Elektryczność, wyróżnia się dużą twardością, rysuje szkło.
Ryż. 1. Chrom. Wygląd zewnętrzny.
Na właściwości mechaniczne tytan jest silnie dotknięty obecnością zanieczyszczeń. Czysty chrom jest plastyczny i zawierający nawet niewielką część zanieczyszczeń azotowych i tlenowych jest kruchy i kruchy. Chrom o czystości technicznej łatwo się rozdwaja i ściera w proszek.
Główne stałe chromu są pokazane w poniższej tabeli.
Tabela 1. Właściwości fizyczne i gęstość chromu.
W umiarkowanych temperaturach chrom jest stabilny w powietrzu: produkty chromowane nie matowieją, ponieważ cienka i przezroczysta warstwa tlenku niezawodnie chroni je przed utlenianiem.
Chrom łatwo rozpuszcza się w kwas chlorowodorowy(bez dostępu powietrza) z tworzeniem niebiesko-niebieskich roztworów soli chromu (II):
Cr + 2HCl \u003d CrCl 2 + H 2.
W przypadku kwasów utleniających - stężonego siarkowego i azotowego - w temperaturze pokojowej chrom nie wchodzi w interakcje. Nie rozpuszcza się w wodzie królewskiej. Co ciekawe, bardzo czysty chrom nie reaguje nawet z rozcieńczonym kwasem siarkowym, chociaż przyczyna tego nie została jeszcze ustalona. Przechowywany w skoncentrowanej kwas azotowy chrom jest pasywowany, tj. traci zdolność do interakcji z rozcieńczonymi kwasami.
PRZYKŁAD 1
PRZYKŁAD 2
| Ćwiczenie | Tlenek chromu (VI) o masie 2 g rozpuszczono w wodzie o masie 500 g. Oblicz ułamek masowy kwasu chromowego H 2 CrO 4 w otrzymanym roztworze. |
| Rozwiązanie | Napiszmy równanie reakcji otrzymywania kwasu chromowego z tlenku chromu (VI): CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 CrO 4. Znajdź masę rozwiązania: m roztwór \u003d m (CrO 3) + m (H 2 O) \u003d 2 + 500 \u003d 502 g. n (CrO 3) \u003d m (CrO 3) / M (CrO 3); n (CrO 3) \u003d 2/100 \u003d 0,02 mol. Zgodnie z równaniem reakcji n(CrO 3) :n(H 2 CrO 4) = 1:1, to n (CrO 3) \u003d n (H 2 CrO 4) \u003d 0,02 mol. Wtedy masa kwasu chromowego będzie równa ( masa cząsteczkowa- 118 g/mol): m (H 2 CrO 4) \u003d n (H 2 CrO 4) × M (H 2 CrO 4); m (H 2 CrO 4) \u003d 0,02 × 118 \u003d 2,36 g. Udział masowy kwasu chromowego w roztworze wynosi: ω = msolute / msolution × 100%; ω (H 2 CrO 4) \u003d m substancja rozpuszczona (H 2 CrO 4) / m roztwór × 100%; ω (H 2 CrO 4) \u003d 2,36 / 502 × 100% \u003d 0,47%. |
| Odpowiadać | Udział masowy kwasu chromowego wynosi 0,47%. |
Różni się niezwykłą twardością, odpornością na korozję i zużycie. Jego szerokie zastosowanie wynika ze zdolności metalu do komunikowania się ze stopami, w których jest zawarty.
Chrom ma doskonałą odporność na korozję: w powietrzu tworzy cienką warstwę tlenku, bardzo gęstą, która całkowicie blokuje dostęp powietrza i wody do powierzchni. Ale najciekawsze jest to, że substancja ta dodana do różnych stopów daje im taką samą odporność na rdzę.
To jest podstawa użycia metalu.
W przemyśle maszynowym stosuje się w ten czy inny sposób większą ilość chromu. Sam metal jest używany rzadziej - około 30%, a większość jest składnikiem stopów.
Poniżej porozmawiamy o stopie na bazie cyrkonu, kobaltu, niklu i chromu, a także molibdenu z chromem i innymi metalami.
Ten film opowie Ci o chromowaniu w domu:
Oczywiście przede wszystkim. Chrom, charakteryzujący się wysoką twardością, jest w stanie przenieść tę jakość na stale. Szybko jednak okazało się, że dodanie pierwiastka prowadzi do znacznie ciekawszych efektów.
Ogólnie wszystkie stale z domieszką metalową dzielą się na niskostopowe - mniej niż 1,6% i wysokostopowe - ponad 12%.
Stale chromowe mają jedną wadę – materiału nie można walcować. Zostało to skorygowane przez wprowadzenie do stopu wraz z chromem (stopy chromowo-niklowe). Ponadto nikiel dodatkowo zwiększał odporność na korozję.
W którym:
Stop kobaltowo-chromowo-molibdenowy bez berylu i niklu (zdjęcie)
Kolejnym głównym obszarem zastosowania materiału jest chromowanie, czyli pokrywanie powierzchni cienką warstwą czystego chromu. Pierwsze godne wyniki uzyskano dopiero w latach 20. XX wieku, kiedy do chromowania zaczęto stosować nie trójwartościowy, ale sześciowartościowy chrom. Grubość warstwy jest minimalna - w niektórych przypadkach nie osiąga nawet 0,005 mm, ale spełnia swoje funkcje.
Techniki zostały opracowane przede wszystkim w celu stworzenia warstwy ochronnej: chrom niezawodnie pokrywa każdy inny metal lub stop przed powietrzem i wodą. Jednak powłoka, którą tworzy, jest bardzo piękna - lśniąca jak lustro warstwa srebra. Tak więc dekorowanie za pomocą chromowania stało się bardzo popularne.
Istnieje kilka metod chromowania.
Nie mniej stosuje się związki chromu.
O zastosowaniu chromu w budownictwie porozmawiamy poniżej.
W pracach budowlanych i renowacyjnych metal jest używany dokładnie zgodnie z jego zwykłym zastosowaniem, to znaczy albo jako stop, głównie ze stali nierdzewnej, albo jako pokrycie skroni. I z taką dekoracją metalowe przedmioty wszyscy są znajomi.
Poniżej porozmawiamy o konstrukcjach metalowych jako sposobie wykorzystania chromu.
W budownictwie bardzo rzadko używa się zwykłej czarnej stali, ponieważ nie ma ona wystarczającej wytrzymałości. Z reguły są to produkty, które nie są przeznaczone do długotrwałego użytkowania – np. pojemniki. Jeśli wymagane są elementy złączne lub „trwała” rama, wówczas materiałem jest stal ocynkowana.
Ten ostatni nie zapewnia jednak 100% odporności na korozję. Po pierwsze, zawsze są jakieś błędy. Po drugie, jeśli warstwa jest uszkodzona lub zużyta, stal jest bezbronna przed wilgocią i powietrzem.
Stal nierdzewna z domieszką chromu i niklu nie ma tych wad. W połączeniu z odpornością na wysokie temperatury zapewnianą przez ten sam chrom i stal nierdzewną, stal nierdzewna wykazuje taką trwałość, która często znacznie przewyższa trwałość wszystkich innych materiałów - cegieł, łat.
Ponadto ze stali chromowych można otrzymać produkty o dowolnym stopniu złożoności.
Metalizacja chemiczna i jej technologia są podane w tym filmie:
Stal nierdzewną można kuć, dzięki czemu ze stopu można uzyskać nie mniej piękne i spektakularne detale wnętrza niż zwykła stal elektrotechniczna, często nazywana żelazem.
Klamka ze stopu aluminium z chromu
Połysk, który tworzy warstwa metalu, pozostaje atrakcyjny do dziś. A praktyczność takiego rozwiązania mówi sama za siebie.
Zastosowanie chromu wynika przede wszystkim z jego właściwości antykorozyjnych, ale po drugie, z jego niesamowitego lustrzanego połysku, który sprawia, że każdy produkt jest tak jasny i niezapomniany.
Chromowanie na produkcie drewnianym - temat tego filmu:
